阜新某粘土矿矿物属性及选矿提纯初步研究.pdf

辽宁工程技术大学 硕士学位论文 阜新某粘土矿矿物属性及选矿提纯初步研究 姓名董庆国 申请学位级别硕士 专业矿物加工工程 指导教师任瑞晨 20070101 摘要 阜新市伊利石 高岭土 粘土属软质粘土，是东北地区少有的资源产地。随 着国内软质粘土资源的大量消耗，后备资源不足情况的加剧，阜新市高岭土的开 发和利用显得十分必要。无论该矿种是高蛉土还是伊利石，从产品用途方面分析， 均有着极好的开发利用意义。作者在综合分析了中国高岭土现状和发展前景的基 础上，对阜新市阜蒙县某粘土矿进行了研究和分析，为该粘土矿进行了定名和选 矿的初步研究。辽宁省阜新市阜蒙县粘土矿主要矿物为高蛉石族矿物，其中高岭 石族矿物分为两类一种是多水高岭石 2 M 1 型两个多体，重复层数和晶系为 单斜晶系的地开石和埃洛石 一种是1 A 型和1 M D 型 单层单斜晶系 高岭石。 次要矿物以石英，云母类矿物为主 各样品中均有出现 ，再次有长石类，褐铁 矿等杂质。通过对高蛉土矿样选矿提纯研究得首先需对原矿进行重力选矿除去 非粘土矿物，再通过高磁选法或其他选矿方法降低铁含量提高白度。 关键词阜新高岭土x 射线衍射图除铁白度 A b s t r a c t T h eF u x i ni l l i t e k a o l i n i sak i n do f s o f tc l a y , w h i c hi st h en o r t h e a s ta r e au n u s u a l r e s o u r o g s ．W i t ht h ed o m e s t i cs o Rc l a yr e s o u r c e sm a s s i v ec o n s u m p t i o n s ，t h es i t u a t i o n o f r e s e r v er e s O 哪嬲i n s u f f i c i e n ti si n t e n s i f y i n g , t h eF u x i nk a o l i ne x p l o i t a t i o na n dt h e u t i l i z a t i o na p p e a re x t r e m e l ye s s e n t i a l ． R e g a r d l e s so ft h i sk i n do fm i n e r a li st h ek a o l i nO rt h ei l l i t e , a n a l y z e sf r o mt h e p r o d u c ta p p l i c a t i o n , i th a st h ee x t r e m e l yg o o de x p l o i t a t i o na n dt h eu t i l i z a t i o n s i g n i f i c a n c e ．B a s eo na n a l y s i s i n gC h i n ak a o l i np r e s e n ts i t u a t i o nc o m p r e h e n s i v e l ya n d d e v e l o p i n gp r o s p e c t s ，ac l a ym i n ei nF u x i nM o n g o l i ac o u n t yW a ss e a r c h e da n d a n a l y z e d , a n d i t sp r i m a r ys t u d yO i lr e f i n i n gW a sa l s oc a r r i e do u t ． ． T h ec l a ym i n ei nF u x i n M o n g o l i ac o u n t yo fl i a o n i n gp m v i n c ei sm i n e r a lo f K a o l i ng r o u pm a i n l y ，w h i c hi sd i v i d e di n t ot w ok i n d s o n ek i n dc o n t a i n sw a t e r D i e k i t e a n dH a l l o y s i t eo f2 M 1 - t w op o l y s o m e ， m u l t i p l el a y e r sa n dm o n o c l i n i cs y s t e m ； a n o t h e ri sK a o l i no f1 Aa n d1 M D m o n o l a y e rm o n o c l i n i cs y s t e m ．T h es e c o n d a r y m i n e r a l sa r eq u a r t z , m i c am a i n l y a p p e a r i n gi na l ls a m p l e s ．t h eo t h e r sa r et h ef e l d s p a r , L i m o n i t em a dS Oo n ．T h r o u g hs t u d i e so nr e f m i n go f t h ek a o l i n s a m p l e ，t h er e s e a r c h r e s u l ts h o w e dt h a tf r s t l yt h eg r a v i t yc o n c e n t r a t i o nm u s tb ec a r r i e do u tt or e m o v e n o n - c l a ym i n e r a li nr a wm i n e ，s e c o n d l yi r o nc o n t e n tW a sr e d u c e db yh i g h m a g n e t i c s e p a r a t i o no ro t h e rp r o c e s s i n gm e f l l o d st oe i l h a n c et h ew h i t e n e s s ． K e y W o r d s F u x i nk a o l i n ；X - r a yd i f f r a c t i o np a t t e r n ；r e m o v i n gi r o n ；w h i t e n e s s 辽宁工程技术大学硕士学位论文第1 页 l绪论 1 ．1 论文的选题来源、研究背景及研究意义 1 ．1 ．1 论文的选题来源 本论文来源于辽宁工程技术大学矿物加工系受辽宁省第四地质大队委托，结 合该队承担阜蒙县某粘土矿普查勘探项目的任务。 1 ．1 ．2 研究背景及研究意义 阜新市非金属矿产资源十分丰富，现发现2 8 种非金属矿产中，已开发利用 1 6 种。其中在全国占有重要位置的矿种有丝光沸石、麦饭石和泥炭等3 种；在辽 宁省内占有优势的矿种有1 0 种膨润土、伊利石 高岭土 、硅砂、萤石、硅石、 钾长石、千枚岩、石灰石、白云石及玛瑙等。 非金属矿物具有独特的物理化学性能及工艺和应用性能，具有“一矿多用、 多矿一用、复合应用、综合利用”的特点，可以开发初级产品和深加工产品，加 工深度每提高一步，经济效益将有较大幅度的提升。 非金属矿产业是国民经济的重要基础产业之一，众多的材料来源于非金属矿 物，非金属矿产品其用途几乎涉及到国民经济各个部门，包括传统产业和当代高 新技术产业。 在国际上，亦称非金属矿为工业矿物与岩石，其产业发展速度和水平，是一 个国家国民经济发展水平的重要标志，尤其是非金属矿产业产值超过金属矿产业 产值，是衡量一个国家工业化程度的尺度。发达国家在2 0 世纪中期，就已经达到 或超过这一目标，我国则相对落后2 0 年以上。 我国大规模的把非金属矿开发利用业作为产业去发展，仅是十余年的事。目 前我国非金属矿产业发展速度较快，与发达国家的差距在缩小，可谓“朝阳工业”。 阜新市依托非金属矿产资源优势、矿业城市人才、设备、基础设施的优势， 发展非金属矿深加工产业，是一个新的经济增长点，是经济转型的重要途径。 东北及辽宁的老工业基地的振兴，为非金属矿产业的发展提供了又一历史机 遇。建国以来，辽宁以矿业为基础，以第二产业和重工业占主导地位为特征，其 基本前提在于其长期处于全国资源、矿业开发与加工利用、矿产品消费和进出口 大省的地位。矿业经济是辽宁经济的重要组成部分，煤炭、石油、矿物原材料等 产品长期以来位居全国前列。矿物原料开发利用决定了我省的基本工业结构，矿 业开发带动了地区经济的全面发展，目前形成的钢铁、能源、有色、建材等门类 齐全的工业体系，均以矿业的高强度开发为基础，以矿兴城、兴县、兴乡已经成 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第2 页 为矿产资源丰富地区加快发展、脱贫至富的重要途径。 在当前，加快阜新市非金属矿产资源的开发利用，对于振兴东北及辽宁老工 业基地、建设辽宁“装备制造业和重要原材料工业”两大基地，形成“高新技术 产业、农产品加工业和现代服务业”三大产业以及“交通运输制造业、基础设施 与成套装备制造业、军事装备制造业；原材料工业领域的石化工业、钢铁工业和 新型材料业”等六大行业，有着重要的基础作用。’ 开发利用阜新市非金属矿产资源丰富，可以极大地促进阜新市“资源枯竭城 市经济转型试点市”工作，促进辽宁及阜新市老工业基地振兴和经济发展与社会 进步。阜新某伊利石 高岭土 粘土矿储量估算大于3 0 0 万吨，其化学组成s i 如 5 1 - 6 2 ％，A 1 籼2 7 - 3 3 ％，F e 0 32 ．卜3 ．5 ％。该资源曾经有过较大规模的开发，由于可 塑性好，耐火度较高，供阜新市釉面砖厂作为釉面砖的坯体材料。由于当时开发 条件有限，针对其铁含量高、产品白度低等缺点，未经选矿处理，虽然A 1 。O a 含量 较高，但产品技术含量低、档次低、质量差，使应用领域受到极大限制。同时， 对储量没有进行正规的勘探，亦没有通过鉴定明确其矿物属型，即是高岭土还是 伊利石粘土，仍无定论。 阜新市伊利石 高岭土 粘土属软质粘土，是东北地区少有的资源产地，随 着国内软质粘土资源的大量消耗，后备资源不足情况的加剧，阜新市高岭土 伊 利石 的开发和利用显得十分必要。无论该矿种是高岭土还是伊利石，从产品用 途方面分析，均有着极好的开发利用意义。 1 ．2 研究的工作技术路线及内容 1 全面检索与本论文相关的文献和资料，对阜新高岭土进行系统的归纳和总结， 确定出相应的类型。 2 野外现场采回具有代表性的标本，并收集部分矿山已有的资源特征资料。 3 运用化学成分分析、x 射线分析、差热分析、等各种分析手段，对样品进行 分析，基本查明主要类型高岭土的矿物学特征。 4 采用重选方法提纯。 5 采用磁选法提纯。 5 采用浮选法煅烧法提高白度。 1 ．3 本章小结 本章主要阐述了论文的选题来源、研究背景、研究意义及研究的工作思路和 研究内容。 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第3 页 l 、阜新市高岭土 伊利石 的开发和利用显得十分必要。无论该矿种是高岭 土还是伊利石，从产品用途方面分析，均有着极好的开发利用意义。 2 、全面检索与本论文相关的文献和资料，运用化学成分分析、x 射线分析、 差热分析、等各种分析手段，对样品进行分析，基本查明主要类型高岭土的矿物 学特征 3 、应用采用重选方法、磁选法提纯提纯该粘土矿物，采用浮选法煅烧法提高 白度。 ’ 辽宁工程技术大学硕士学位论文第4 页 2国内外高岭土矿物基本特征及提纯研究状况 2 ．1 高岭土矿地质特征 2 ．1 ．1 矿床类型及其分布 高岭土矿床类型主要有风化物、热液蚀变型、沉积型三种类型。我国高岭土 资源主要分布在华东、中南地区。 2 ．1 ．1 ．1 矿床的成因类型 矿床的成因类型见表2 - 1 。 表2 - 1 高龄土矿床类型 主 成要 主要成矿原矿矿床矿体粘 主要伴生矿 矿床类型 岩作规模形状土物 用 矿 物 一般 为中、高 鼠化残积亚型 包括细粒原小型， 峥 骏性脉岩风化型、花岗岩 富含长石的似层状、槽状、 石英、长石、 一伟晶花岗岩风化型、凝 岩石、粘土质 地少数 透镜或不规则 石、 云母、水云 览岩风化型、高岭土矿床 岩石 风大型， 状 埃 母、褐铁矿 化 个别 洛 风化物 特大 石 型 风 埃 有机质、三水 风化淋滤亚型 古岩溶 舍黄铁矿粘化铝石、明矾 剂剥蚀面洞穴充填型高小型巢状、不规则状洛 石、水铝英 岭土矿床 土质岩石 淋 石 滤石、褐铁矿 由 占代熟渡蚀变亚型 包括 高 低一般 蛉 石英、绢云占岩溶肃蚀面洞穴充填物 富含长石的温小型，似层状、脉状、 馥烃型高岭土矿床、凝衰 岩石、粘土质热 个别 透镜状、不规则 石、母、黄铁矿， 旨蚀变型高岭土矿床，边 地明矾石、叶蜡 象昆合岩蚀变型高岭土矿 岩石液大、特 状 开石、蒙脱石 表 蚀大型 石 热液蚀变型 变 低 富含长石岩 温一般 似层状，脉状、高 蛋白石、石 近代热泉蚀变亚型石，粘土质岩 热小型， 透镜状、不规则 蛤 英、明矾石、 泉 个别 自然硫、蒙脱 石状 石 蚀大型 石 变 主要物质来沥 高水铝石、勃姆于已形成的高 沉 小一 层状、透镜状 ．争 石，石英、有 古代沉积亚型岭土、富硅锃 积大型 的火山岩、礴 石机质 沉积型 屑物等 主要物质来高 石英，绢云 近代沉积亚型 源于已形成 沉 小一 层状、透镜状 岭 母、水云母、 积 大型 蒙脱石、有机 的高岭土 石 质 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第5 页 2 ．1 ．1 ．2 矿床的工业类型 矿床的工业类型见表2 2 。 表2 2 高岭土的工业类型 杂质矿物含量 ％化学成份 ％ 工业类有 用途 型 褐铁黄铁明矾石 机 S i 0 2A 1 2 0 3F e 2 0 M n Or S 仉os o T i 也 矿矿石英 物 含氧I 1 0 ”o c m ，频率5 0 H z 时击穿电压 2 5 k V ／M M 化化学稳定性抗酸溶性好 学 阳离子交换量 一般3 ～5 m g ／l O O g 性 能 耐火度 1 7 7 0 ～1 7 9 0 ℃ 2 ．3 高岭土矿工艺特性 1 、自度和亮度 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白 度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧 白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干1 0 5 “ 2 为自然白度的分级标准，煅烧1 3 0 0 ℃为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3 8 0 0 - 7 0 0 0 A 波 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第8 页 长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样 如B a S O o 、M g O 等 的反射 率进行对比，即白度值 如白度9 0 即表示相当于标准样反射率的9 0 ％ [ 7 1 。 亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4 5 7 0A 波长光照射下的白度。 高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含F e O 。呈玫瑰 红、褐黄色；含F e ”呈淡蓝、淡绿色；含舫O 。呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、 青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影 响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。 2 、粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级 以毫米或微米 筛孔的网目表示 范围内所占的比例 以百分含量表示 。高岭土的粒度分布特征对 矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、 离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进 行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标 准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对 用作涂料的高岭土要求小于2 p m 的含量占9 0 - 9 5 ％，造纸填料小于2 珊的占7 8 - 8 0 ％。 3 、可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保 持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础， 也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。 可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即 W 。性。。 1 0 0 W 桩胀- W ￡性雠 。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直 接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以k g c m 表示，往往可塑性指标 越高，其成型性能越好【3 2 1 。高岭土的可塑性可分为四级，见表2 7 。 表2 - 7 高蛉土可塑性等级 4 、结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的 性能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂 其质量组成0 ．2 5 - 0 ．1 5 粒 级占7 0 ％，0 ．1 5 一o ．0 9 n 粒级占3 0 ％ 。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干 辽宁工程技术大学硕士学位论文第9 页 燥后的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越 强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。 5 、粘性和触变性 粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来 表示其大小 作用于1 单位面积的内摩擦力 ，单位是P a s 。粘度的测定，一般采 用旋转粘度计，以在含7 0 ％固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中， 粘度具有重要意义，它不仅是陶瓷工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据 资料表明，国外用高岭土作涂料，在低速涂布时要求粘度约0 ．5 P a s ，高速涂布时 要求小于1 ．5 P a s 。 触变性指已经稠化成凝胶状不再流动的泥浆受力后变为流体，静止后又逐渐 稠化成原状的特性。以厚化系数表示其大小，采用流出粘度计和毛细管粘度计测 定。 粘性和触变性与泥浆中矿物成分，粒度及阳离子类型有关，一般，蒙脱石含 量多的，颗粒细的，交换性阳离子以钠为主的，其粘度和厚化系数高。因此工艺 上常用添加可塑性强的粘土、提高细度等方法提高其粘性和触变性，用增加稀释 电解质和水分等方法降低之。 6 、干燥性能 干燥性能指高岭土泥料在干燥过程中的性能。包括干燥收缩、干燥强度和干 燥灵敏度等。 干燥收缩指高岭土泥料在失水干燥后产生的收缩。高岭土泥料一般在4 0 _ 6 0 ℃至多不超过1 1 0 “ 2 温度下就发生脱水而干燥，因水分排出，颗粒距离缩短，试样 的长度和体积就要发生收缩。干燥收缩分线收缩和体收缩，以高岭土泥料干燥至 恒重后长度及体积变化的百分数表示。高岭土的干燥线收缩一般在扣1 0 ％。粒度越 细，比表面积越大，可塑性越好，干燥收缩越大。同一类型的高岭土，因掺合水 的不同，其收缩也不同，多者，收缩大。在陶瓷工艺中，干燥收缩过大，坯体容 易发生变形或开裂。 干燥强度指泥为干燥至恒重后的抗折强度。 干燥灵敏度指坯体干燥时，可能产生变形和开裂倾向的难易程度。灵敏度大， 在干燥过程中容易变形和开裂。一般干燥灵敏度高的高岭土 干燥灵敏度系数K 2 容易形成缺陷；低者 干燥灵敏度系数K 2 t _ l m 分成单片或减少叠加的层次。目 前剥分采用的主要设备是鳞片研磨机，研磨介质有瓷珠、玻璃珠、人造刚玉珠、 尼龙聚乙烯珠。珠的相对密度约2 ．4 5 ，直径为2 ～3 r a m 。通过搅拌泥浆和细研磨介 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第1 6 页 质组成的混合物而达到剥离目的。高岭土经剥分后，晶体结构一般没被破坏，新 生面不污染，能解离释放出高岭土中的着色杂质，通过沉降或离心分离除去。所 以，在细度大大提高的同时，白度和光泽度也有所提高。用于造纸业，可大大提 高纸张的光泽度和不透明性。 2 高压挤出法 高压挤出法是在高压挤出装置中，利用高剪切力加空穴效应原理制成的高压 均浆器，以泵高压 最高可调到5 ．8 8 1 0 7 p a ，高压料浆以9 5 0 m ／s 线速度从窄缝中 摩擦挤出，高速喷射到处于常压区的叶轮上，当物料离开缝隙时，压力降低，这 一压力的突然降低便产生空穴效应，好象爆米花一般，这种强大的冲击力结合空 穴作用与摩擦剪切力使高岭土的晶面沿结合力较弱的氢键间层层剥开。 用此工艺处理的高岭土粒度范围是2 - - 2 0 1 ．u l 。经试验证明，用高压均浆器一次处理 后的料浆中小于2 l J m 的粒级可由原来的1 8 ％提高到3 7 ％。如福建龙岩高岭土矿，原 矿天然白度很高 7 5 - 8 0 ，高岭石含量为2 0 - - 3 0 ％，精选后高岭土为片状，粒度以 2 _ 5 u m 、导- 1 0 u m 为主，达不到涂料级产品标准，采用高压挤压法后，可得小于2 1 J m 颗粒占8 0 ％以上的涂料级产品，获得了最大的经济效益。 3 1 气流粉碎法 气流粉碎法的实质是利用流体能量，使粉料受到很大的剪切碰撞、摩擦力等 的作用。当作用力大于粒子本身的破坏应力时，粒子即被粉碎。该法是将粉料连 续给入7 5 0 m ／s 或更高的超音速气流中，使粉体颗粒相互碰撞达到碾磨，同时使碾 碎的颗粒随同喷射的旋涡气流在粉碎机内设置的特殊分级室中分级，再通过离心 作用，将分级旋流中的粗粒子甩向外边，通过回路管使之再循环回到超音速喷嘴， 从喷嘴中高速喷射出来的颗粒再碰撞碾磨室中旋涡着的粗颗粒，只有被粉碎了的、 小于一定粒度大小的细颗粒被排放出来，进入捕集器收集。经气流粉碎后，煅烧 高岭土9 0 ％以上的粒度均在5 l J m 以下，由此可见，采用此法可以收到良好的效果。 9 、煅烧加工 煅烧是改善高岭土性能的特殊加工方法。造纸涂料工业使用煅烧高岭土可以 增加散射力和遮盖率，提高油墨吸咐速度。用于电缆填料可增加电阻率；在合成 4 A 沸石、生产氯化铝、冰晶石工业中，煅烧可以增加高岭土的化学活性。高温煅 烧能增加白度，可部分代替价昂的钛白粉。煅烧可生产莫来石。 对于煤系高岭岩煅烧是必不可少的工艺，因煅烧能脱除炭质、提高白度。 高岭石在煅烧过程中随着温度的升高，会产生不同的相变，煅烧相变过程的反应 式如下 辽宁工程技术大学硕士学位论文第1 7 页 A 1 。0 2 ．2 S i 0 2 2 H z O “～“。A 1 2 0 3 2 S i 0 2 偏高岭石 2 H O 2 A 1 0 2 2 S i 0 2 型o2 A I 。0 3 3 S i O A 硅尖晶石 S i 0 2 2 A I 。0 3 3 S 1 0 2竺 - 2 A l 0 2 S i O z 似莫来石 S i 如 3 A l 如S i O 。 竺- 3 A 1 3 0 。2 S t O 莫来石 S i 0 3 从反应式可看出，5 0 0 ～7 0 0 “ C 之间脱除结晶水，生成偏高岭石，仍保持片状 形态。9 2 5 “ C 后产生硅尖晶石相。1 1 0 0 “ C 时产生似莫来石相。1 4 0 0 “ C 产生莫来石。 高岭土煅烧温度的选择，视用途而定。作为电缆填料、化工产品，温度宜选 用7 0 0 ℃左右。生产造纸涂料，宜选择8 0 0 ～9 0 0 ℃，此时产生的偏高岭石仍保持 了片状形态。生产莫来石时，温度应大于1 4 0 0 ℃。生产高白度和高亮度的填料， 温度可选择1 0 0 0 “ C 左右嘲。 为提高煅烧高岭土的白度，可加入煅烧添加剂。添加剂的品种有多种，要根 据矿石的性质，合理选用添加剂。 2 ．5 本章小结 本章主要综述了我国高岭土的地质特征、矿石性质、工艺特性、选矿、提纯 加工研究状况，为确定高岭土定名选矿提纯研究奠定理论基础。 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第1 8 页 3阜新某粘土矿矿物学属性及其矿物类别样品的分析研究 2 0 0 5 年6 月，对首次取得的三个样品 辽宁省第四地质大队分析样副样，已 粉碎2 0 0 目 进行了X 射线衍射分析和扫描电镜分析。 3 ．i 粘土矿的扫描电子显微镜 S E M 分析 本文选用日本岛津制作所生产的S S X - - 5 5 0 型扫描电子显微镜，如图3 ．1 所示。 该设备具备二次电子信号探测器，放大倍数为2 0 ～3 0 0 ，0 0 0 倍，分辨率3 ．5 r i m ， 加速电压在0 ．5 ～3 0 K V 范围内，l O V 步进可调。可进行金属材料和非金属材料的新 口观察、样品表面形貌观察。 图3 ．IS s _ _ 5 5 0 型扫描电子显微镜 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第1 9 页 图3 - 21 号样扫描电镜图片 图3 - 32 号样扫描电镜图片 图3 43 号样扫描电镜图片 通过对该粘土矿的原矿的S E M 照片形貌特征分析，可以清晰的反应出该矿物 的形貌特征。 从S E M 图片3 - 2 中可以看出该粘土矿主要成鳞片状结构，表面凸凹不平，粒 度很细大小不等，在其周围紧密伴生着其它细粒矿物，如图3 - 3 和3 4 粒度比较均 匀，主要粒度集中在1 ～5 0 1 x m ，其杂质可能主要为石英和云母类矿物，形貌特征 不一，无论大颗粒，还是小颗粒，颗粒的表面凹凸不平，大颗粒上附着小颗粒， 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第2 0 页 凸起部分与周围矿物间有空隙，凸起部分实际上是直径更小的小颗粒。 3 ．2 对粘土矿矿物学特征X 射线衍射分析 图3 - 5 、3 - 6 、3 - 7 为1 号、2 号、3 号矿样x 射线图。 图3 - 5I 号试样X 射线衍射图谱 妙 够 一 ≯搿坤 哪 样妙 一； ≯※∞ 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第2 1 页 图3 - 62 号试样x 射线衍射图谱 辽宁工程技术大学硕士学位论文第2 2 页 辽宁工程技术大学硕士学位论文 第2 3 页 参照各种粘土矿物标准图谱n 1 1 3 - 8 及表3 - 1 、表3 - 2 ，对本次测试样品图谱进 行分析，初步认定主要矿物为高岭土，杂质矿物为石英。 图3 - 8 高岭石x 射线图谱。 表3 - 1 高岭土晶体参数 晶系三斜空间群P - Z 2 表3 2x 射线衍射图谱的d 值、衍射强度及位置 辽宁工程技术大学硕士学位论文第2 4 页 3 ．3高岭石族矿物的X 射线衍射图及彼此之间的区别 高岭石是高岭石、迪开石、珍珠陶土一类粘土矿物的总称。初步测试分析了 本次样品的种类判定。 1 高岭石、迪开石和珍珠陶土的区别图3 - 9 为高岭石、迪开石、珍珠陶土 的x 射线衍射图谱，它们的共同特征谱线是 0 0 1 底面反射高岭石的d 0 0 1 7 ．1 3 A ，d 0 0 2 3 ．5 7 h ； 本次测试样品的d 值及其衍射位置如表3 - 3 。 表3 - 3 试验样品d 值及其晶面参数与标准图谱各参数值的对比 试验个样品的d 0 0 1 和d 0 0 2 与迪开石和珍珠陶土有较显著差异，因此，初 步判定，试验样品主要矿物相为高岭石。 这是鉴定这三种矿物的特征反射。它们在x 射线衍射图谱中的区别是 ①迪开石具d 0 2 1 4 ．2 7 A 的峰，高岭石，珍珠陶土无此峰。本试验样品均没 有出现此峰。 ②高岭石不存在d 1 1 2 3 ．9 5 A 峰，迪开石、珍珠陶土具此峰。本试验样品均 没有出现此峰。 ③迪开石具d 0 2 2 3 ．7 9 A 峰，珍珠陶土无此峰。本试验样品均没有出现此峰。 2 结晶良好的高岭石与结晶差的高岭石区别一般说来，结晶完好的高岭石， 衍射峰数目多，峰形狭窄、尖锐对称，随着结晶度的降低，由于某些衍射峰的合 并、出现宽而平缓的丘状峰。据此，初步分析，本次测试样品结晶度较好。 3 ．4 试验样品主要杂质矿物分析 本试验测试样品与石英x 射线图谱图3 ．1 0 对比分析可知，图中所示的衍射峰 在本测试样品中均有体现，故初步判断，主要杂质矿物为石英。 辽宁工程技术大学硕士学位论文第2 5 页 1 8 ．∞ 3 ．5 初步结论 曲．∞瓯∞ 图3 ．1 0 石英X 射线图谱‘3 2 】 弧∞ 本次试验测试分析的三个样品中，主要矿物为高岭石 K a o l i n i t e ， A h S i 4 0 l o X O n s ，杂质矿物为石英。其中l 号和2 号样为I M d 型 卡片号为 2 9 ．1 4 8 8 与l A 卡片号为1 4 ．0 1 6 4 混合型。3 号样 软质土 为1 M d 型 卡 片号为2 9 ．1 4 8 8 。 3 ．5 ．1 高岭石结晶度判定 高岭石结晶良好与结晶差的区别在于通常结晶完好的高岭石，衍射峰数目 多而峰形狭窄、尖锐对称，随着结晶度的降低，由于衍射峰的合并、出现宽而平 缓的丘状峰【2 】。 在x 射线衍射图谱中，从2 0 为1 9 ～2 4 。 d 4 ．5 4 ．1 A 、3 4 ～3 7 。 d _ 2 ．4 2 ．6 A 、 3 7 ～4 0 。 d 2 ．2 0 ～2 ．4 0 A 三个区域判别其结晶度好坏[ 2 1 。 在d 4 ．5 ．4 ．1 4 这一区间内，结晶好的高岭石应具有四条衍射峰，即， 辽宁工程技术大学硕士学位论文第2 6 页 d 0 2 0 4 ．4 6 A ，d 1 1 1 4 ．4 1A ，d 1 1 0 4 ．3 6 ，d 1 1 1 4 ．1 6A ，峰形尖锐而 对称，随着结晶度的降低，首先d 11 0 与d 111 二条衍射峰合并，其他衍射峰则 强度减弱，直至上述四峰合并成丘状峰。 在d 3 ．8 4 - 3 ．7 3 A 这一区间内，结晶好的高岭石应具有二条衍射峰。 总之，在d 0 0 1 与d 0 0 2 间，计有六条分裂清楚的峰，而结晶差的高岭石， 这六条峰则难以分辩。 在从2 0 为3 4 ～3 7 。 d - - - - - - 2 ．4 ～2 ．6 A 、3 7 ～4 0 。 d 2 ．2 0 - - 2 ．4 0 A 两个区域内 各有三条衍